當互補式金屬氧化物半導體(CMOS)被要求改善而使用矽以外的通道材料,半導體化合物,如砷化鎵,由於遷移率比矽較高,被視為候選者。高性能元件需要高品質的高介電值與氧化物介面。幾種稀土氧化物,氧化釓,氧化鎵(氧化钆),氧化鋁...等,都表現出了優異的結果。然而,界面能態密度值(Dit)下降到了一個極限。Dit來源部分是從基板表面上的懸掛鍵。砷化鎵(111)的表面較(100)擁有較小的斷鍵數。這項工作在研究GaAs (111)A的表面以及與稀土族氧化物的界面。本論文中所使用的氧化物為氧化釓以及氧化鋁。並且在化學上、結構上以及電性上進行氧化物與半導體界面的分析。 氧化釓沉積在利用MBE系統成長的GaAs (111)A上。氧化物薄膜利用反射式高能電子繞射及高解析度同步輻射X-ray繞射分析。薄膜隨著厚度從2奈米到6奈米產生結構變化,從六方晶系轉變成單斜晶系;2奈米氧化物擁有H-Gd2O3(0001)[101 ̅0]||GaAs(111)[42 ̅2 ̅ ]的關係,而6奈米氧化物則是M-Gd2O3(2 ̅01)[102]||GaAs(111)〈42 ̅2 ̅ 〉,其中H和M分別表示六方晶系和單斜晶系。 當砷化鎵(111)A表面暴露在三甲基鋁(TMA)時,TMA會失去所有的甲基形成鋁原子,再鎵空缺處與砷產生鍵結。另外,一種物理吸附的TMA分子會在另外的位置形成。接下來氧化物的成長不會讓在鎵空缺的鋁、砷或者鎵的氧化。重構後的鎵原子會產生懸掛鍵,而且所有的砷原子會形成四重配位。最後因為水的加入會使物理吸附的TMA遭到破壞,而開始氧化鋁的形成。